專題04 光學(xué)版塊大綜合（競(jìng)賽強(qiáng)基）真題考前訓(xùn)練 【高中物理競(jìng)賽真題強(qiáng)基計(jì)劃真題考前適應(yīng)性訓(xùn)練】 （全國(guó)競(jìng)賽強(qiáng)基計(jì)劃專用）原卷版

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁專題04光學(xué)版塊大綜合（競(jìng)賽+強(qiáng)基）真題考前訓(xùn)練【高中物理競(jìng)賽真題+強(qiáng)基計(jì)劃真題考前適應(yīng)性訓(xùn)練】（全國(guó)競(jìng)賽+強(qiáng)基計(jì)劃專用）一、單選題1．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）對(duì)一定波長(zhǎng)的垂直入射光，衍射光柵的屏幕上只能出現(xiàn)零級(jí)和一級(jí)主極大。欲使屏幕上出現(xiàn)更高級(jí)次的主極大，應(yīng)該（）A．換一個(gè)光柵常數(shù)較大的光柵 B．換一個(gè)光柵常數(shù)較小的光柵C．將光柵向靠近屏幕的方向移動(dòng) D．將光柵向遠(yuǎn)離屏幕的方向移動(dòng)2．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）一單色平行光束垂直照射在寬度為1.0mm的單縫上，在縫后放一焦距為2.0m的會(huì)聚透鏡。已知位于透鏡焦平面處的屏幕上的中央明條紋寬度為2.0mm，則入射光波長(zhǎng)約為（1nm=10?9m）（）A．100nm B．400nmC．500nm D．600nm3．（2022春·天津河西·高二天津市新華中學(xué)競(jìng)賽）在折射率n3=1.60的玻璃片表面鍍一層折射率n2=1.38的MgF2薄膜作為增透膜。為了使波長(zhǎng)為=500nm（1nm=10-9m）的光，從折射率n1=1.00的空氣垂直入射到玻璃片上的反射盡可能地減少，MgF2薄膜的厚度e至少是（）A．250nm B．181.2nm C．125nm D．90.6nm4．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）在調(diào)節(jié)分光計(jì)望遠(yuǎn)鏡光軸與載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸垂直時(shí)，若從望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中看到自準(zhǔn)直反射鏡正反二面反射回來的自準(zhǔn)直像如下圖（

）所示，則說明望遠(yuǎn)鏡光軸與載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸垂直。A．A B．B C．C D．D5．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）一束光強(qiáng)為I0的自然光垂直穿過兩個(gè)偏振片，且此兩偏振片的偏振化方向成45°角，則穿過兩個(gè)偏振片后的光強(qiáng)I為（）A． B．C． D．二、多選題6．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）請(qǐng)選擇出正確的表達(dá)式（??）A． B．C． D．7．（2020·全國(guó)·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫距光屏8cm，現(xiàn)將光屏靠近雙縫，屏上原來3級(jí)亮紋依舊為亮紋，則移動(dòng)的距離可能為（）A．4.8 B．4 C．3.4 D．38．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)將測(cè)量式由化為的主要原因是（

）A．消除干涉級(jí)次K的不確定性引起的系統(tǒng)誤差B．為了測(cè)量更加方便C．避免了因干涉中心斑紋是非理想點(diǎn)而給測(cè)量干涉條紋半徑帶來的誤差D．避免了讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)的螺距差。9．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）請(qǐng)選出下列說法中的正確者（??）A．在記錄測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，其有效位數(shù)既不能多寫，也不能少寫，應(yīng)根據(jù)儀器的精度來定。B．某測(cè)量值的不確定度只取一位，而且位于小數(shù)點(diǎn)后第二位，當(dāng)測(cè)量值與其不確定度取相同的單位時(shí)，測(cè)量結(jié)果應(yīng)保留到小數(shù)點(diǎn)后第二位C．表示測(cè)量結(jié)果的三要素是測(cè)量結(jié)果最佳值、不確定度和單位D．測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字越多，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度就越高10．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）在調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡中觀察到的狹縫像模糊不清，可能原因是（

）A．平行光管和望遠(yuǎn)鏡不在同一軸線上B．平行光管出射的不是平行光C．望遠(yuǎn)鏡的光軸與分光計(jì)的中心軸不垂直D．望遠(yuǎn)鏡沒有聚焦到無窮遠(yuǎn)11．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）在測(cè)量金屬絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，常需預(yù)加2kg的負(fù)荷，其目的是（??）A．消除摩擦力B．使測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定，金屬絲鉛直C．拉直金屬絲，避免將拉直過程當(dāng)作伸長(zhǎng)過程進(jìn)行測(cè)量D．消除零誤差。12．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）在調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，要求把望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到無窮遠(yuǎn)，現(xiàn)目鏡已調(diào)好，若從望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中看到自準(zhǔn)直反射鏡反射回來的自準(zhǔn)直像如下圖____所示，則說明望遠(yuǎn)鏡已調(diào)焦到無窮遠(yuǎn)（??）A． B． C． D．三、填空題13．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）用波長(zhǎng)為600nm的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，雙縫間距為0.3mm，在離雙縫1m距離的屏上觀察到相鄰明紋的間距為___________mm。用同樣的單色光入射由兩塊平板玻璃構(gòu)成的空氣劈尖，劈尖角為1.510–4rad，相鄰明紋的間距為___________mm。14．（2021·全國(guó)·高三強(qiáng)基計(jì)劃）兩塊非常長(zhǎng)的光滑擋板圍成一個(gè)夾角為10°的三角形區(qū)域，一小球沿著角平分線方向的初速度入射，設(shè)球與擋板間的碰撞是彈性的，則球與擋板一共會(huì)發(fā)生___________次碰撞。15．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）兩相干光疊加形成一明條紋的干涉條件是：____________。利用非定域干涉測(cè)激光波長(zhǎng)的計(jì)算公式是：______________________，并指出式中各物理量的意義：___________________。16．（2022春·天津河西·高二天津市新華中學(xué)競(jìng)賽）如圖所示，假設(shè)有兩個(gè)同相的相干點(diǎn)光源S1和S2，發(fā)出波長(zhǎng)為的光。A是它們連線的中垂線上的一點(diǎn)。若在S1與A之間插入厚度為e、折射率為n的薄玻璃片，則兩光源發(fā)出的光在A點(diǎn)的相位差=___________。若已知=500nm，n=1.5，A點(diǎn)恰為第四級(jí)明紋中心，則e=___________nm。（1nm=10-9m）

17．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）在電子束實(shí)驗(yàn)中，開機(jī)時(shí)若示波管上看不見光點(diǎn)，如果儀器正常，那么可能的原因是_______________，勵(lì)磁電流只有調(diào)到零時(shí)才能換向，其原因是________________。18．（2022·全國(guó)·高三統(tǒng)考競(jìng)賽）有一物（其厚度和寬度可忽略）不易或不宜接近?？梢杂孟旅娴姆椒y(cè)其高度：在離此物適當(dāng)距離L處，豎立一屏幕，讓一個(gè)薄凸透鏡在此物和屏幕之間移動(dòng)，使該物（可視為傍軸小物）在屏幕上兩次分別呈現(xiàn)出清晰實(shí)像；測(cè)得兩次像高分別為與。已知物高垂直于光軸。該物體高度為______________；該透鏡焦距為__________________。四、解答題19．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）一雙縫，縫距d=0.40mm，兩縫寬度都是a=0.080mm，用波長(zhǎng)為=480nm（1nm=10-9m）的平行光垂直照射雙縫，在雙縫后放一焦距f=2.0m的透鏡求：（1）在透鏡焦平面處的屏上，雙縫干涉條紋的間距l(xiāng)；（2）在單縫衍射中央亮紋范圍內(nèi)的雙縫干涉亮紋數(shù)目N和相應(yīng)的級(jí)數(shù)。20．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）一束波長(zhǎng)=589nm的平行光垂直照射到寬度a=0.40mm的單縫上，縫后放一焦距f=1.0m的凸透鏡，在透鏡的焦平面處的屏上形成衍射條紋。（1）求第三級(jí)明紋離中央明紋中心的距離；（2）對(duì)第三級(jí)明紋，單縫處相應(yīng)波陣面分為幾個(gè)半波帶？（3）求中央明紋的寬度。21．（2022·全國(guó)·高二競(jìng)賽）如圖所示，一束自然光以布儒斯特角iB=60入射石英玻璃表面，被其反射?？梢酝ㄟ^在入射光路中垂直加入偏振片的方式，使反射光消失。偏振片的偏振化方向應(yīng)為___________（選填平行于紙面、或垂直于紙面、或與紙面成某角度）。22．（2022春·天津河西·高二北京師范大學(xué)天津附屬中學(xué)競(jìng)賽）薄鋼片上有兩條緊靠的平行細(xì)縫，用波長(zhǎng)＝546.1nm（1nm=10-9m）的平面光波正入射到鋼片上。屏幕距雙縫的距離為D＝2.00m，測(cè)得中央明條紋兩側(cè)的第五級(jí)明條紋間的距離為x＝12.0mm。（1）求兩縫間的距離；（2）從任一明條紋（記作0）向一邊數(shù)到第20條明條紋，共經(jīng)過多大距離？（3）如果使光波斜入射到鋼片上，條紋間距將如何改變？23．（2022春·天津河西·高二天津市新華中學(xué)競(jìng)賽）用波長(zhǎng)為500nm（）的單色光垂直照射到由兩塊光學(xué)平玻璃構(gòu)成的空氣劈形膜上。在觀察反射光的干涉現(xiàn)象中，距劈形膜棱邊的A處是從棱邊算起的第四條暗條紋中心。（1）求此空氣劈形膜的劈尖角；（2）改用600nm的單色光垂直照射到此劈尖上仍觀察反射光的干涉條紋，A處是明條紋還是暗條紋？（3）在第（2）問的情形從棱邊到A處的范圍內(nèi)共有幾條明紋？幾條暗紋？24．（2022·江蘇·高三統(tǒng)考競(jìng)賽）波長(zhǎng)為的單色光照射下的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，在觀察屏上可看到干涉條紋。雙縫的間距為，雙縫到觀察屏的距離為，問：（1）條紋的間距是多少？今將一個(gè)厚度為的薄玻璃片放在上縫后面，發(fā)現(xiàn)條紋移動(dòng)了個(gè)周期，問：（2）條紋是向上移動(dòng)還是向下移動(dòng)，為什么？（3）玻璃的折射率是多少？（4）再將一個(gè)折射率為的薄云母片放在下縫后面，發(fā)現(xiàn)條紋恢復(fù)到末加玻璃片前的位置，則云母片的厚度是多少？25．（2022·全國(guó)·高三競(jìng)賽）考慮這樣一種“光柵”，它們像尋常的衍射光柵一樣有密集分布的條紋，用于遮擋光線。我們所使用的光的波長(zhǎng)的尺度遠(yuǎn)小于條紋的細(xì)節(jié)，所以實(shí)際上無法觀察到衍射現(xiàn)象。當(dāng)一束均勻的平行光垂直射入光柵時(shí)，光柵背后的光屏上會(huì)展示出條紋。它們不是光的干涉或衍射條紋，暗紋的出現(xiàn)僅僅是因?yàn)楸緫?yīng)到達(dá)該處的光被光柵上的條紋遮擋。當(dāng)我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)地觀看光屏?xí)r，因?yàn)檠劬Φ谋鎰e能力有限（即條紋間距遠(yuǎn)小于Rayleigh判據(jù)的要求），實(shí)際上觀察到的是一片亮度隨空間分布的光斑，越暗的地方條紋越密。我們定義觀察到的光斑在處的亮度為，在處取的一塊小面積（雖然很小，但其尺度遠(yuǎn)大于條紋的細(xì)節(jié)）上未被條紋遮擋的部分的面積占比。（1）現(xiàn)在我們制作了兩個(gè)相同的光柵，光柵上均勻分布著平直的條紋，條紋寬度都為d，條紋之間的間隙都為p?，F(xiàn)在將兩個(gè)光柵傾斜擺放，使得它們的條紋與x軸的夾角分別為θ和-θ。兩個(gè)光柵關(guān)于y軸對(duì)稱。將這兩個(gè)傾斜擺放的光柵貼在一起后得到一個(gè)新的光柵。求均勻的平行光垂直通過這一光柵之后光屏上得到的亮